DE313122C

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Publication number: DE313122C
Application number: DENDAT313122D
Authority: DE
Publication date: 1900-01-01

Description

DEUTSCHES REICH

AUSG
AM 4. JULI/1919

REIC H S PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

'■"- M 313122 KLASSE 40a GRUPPE

Patentiert im Deutschen Reiche vom 26. August 1915 ab.

Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein ■Verfahren zur Verarbeitung sulfidischer Erze und erzartiger Hüttenerzeugnisse unter Gewinnung des Sh das Metall des. Erzes gebundenen Schwefels. .

Es kommen bekanntlich in der Natur g'ewaitige Mengen von armem Schwefelkies vor, die wegen der großen Menge verunreinigender Bergart (hauptsächlich Quarz)· nach den bekannten Verfahren nicht mit Vorteil verwertet werden können.

Indessen haben in der letzten Zeit verschiedene Forscher (besonders die Amerikaner Lyon und Keeny und . »Metallurgical und Chemical Engineering« Vol. 1913, p.,224) versucht, solchen Kies im elektrischen Ofen zu schmelzen. . Hierbei erreicht man:

ι. die Trennung von Schlacke und Stein,.

2. das Abdestillieren von Ungefähr ⁴/₇ des Kiesschwefels (des. sog. »freien« Schwefels).

Das Ergebnis des Schmelzprozesses besteht also in. einem Stein, bestehend aus Fe S, Cu S usw., worin die wertvollen Bestandteile des Kieses, Cu u. dgl., im Verhältnis zu der Menge der abgeschiedenen Bergart und des verdampften. Schwefels angereichert worden sind.

Die Konzentration des Kupfers u. dgl., die durch eine solche Schmelzaufbereitung erreicht wird, ist j edoch gewöhnlich nicht so weitgehend, daß der erhaltene Stein mittels Schmelzver-fahrens verarbeitet werden kann. Um das Metall zu gewinnen, ■ müßte man augenscheinlich die Sulfidschmelze erstarren lassen, den Rest des Schwefels, abrosten und ³^ den Abbrand sodann einer Extraktion unterwerfen. . .
. Durch nähere Untersuchungen hat die Erfinderin gefunden, daß ein solches Verfahren nicht wirtschaftlich durchführbar. ist, daß es 4p aber in dem Falle rentabel wird, wenn es gelingt, in einem Verfahren die. Hauptmenge des Schwefels zu gewinnen und gleichzeitig eine weitere Konzentration des in dem Stein, enthaltenen Kupfers herbeizuführen.

Man kann nun eine vollständige Entschwefelung erreichen, wenn man mi£ einem Partialdrück des Schwefels in der Gasphase ar-' beitet, der niedriger ist als der Dissoziationsdruck im festen Kies. Indessen ist die.Reak- tionsgeschwindigkeit bei denjenigen Temperaturen, bei denen der Kies noch fest ist, gar zu langsam, um verwertet werden zu können. . ..:■·. _ , ■

Man muß deshalb bei höheren Temperatüren arbeiten, d.h. mit geschmolzenem Kies.

Hierbei tritt aber die Schwierigkeit ein, daß der Dissoziationsdruck des Schwefels in der Schmelze bei konstanter Temperatur nicht mehr konstant ist, sondern mit fortsclireitender Abspaltung des Schwefels abnimmt.

Um eine weitergehende Entschwefelung zu erreichen, muß man daher den Partialdruck ^; des Schwefels in der Gasphase unter dem jeweiligen Dissoziationsdruck des Schwefels in ίο der Schmelze bringen.

Dies kann erreicht werden:
ι. durch Verdünnen des verdampften Schwefels mit einem indifferenten Gase,

2.. durch Überführen des Schwefels in eine chemische Verbindung, worin dessen Partialdruck niedriger ist,

3."durch Vereinigen der unter 1 und 2 angegebenen Verfahren. . ι

Diese Mittel sind an sich nicht neu. Es ist z. B. bekannt, daß man beim technischen Kalkbrennen den Prozeß bei einer" Temperatur durchführen kann, die 200 bis 300⁰ G niedriger liegt als diejenige Temperatur, bei der der Dissoziationsdruck des Ca C O₃ ι Atm. beträgt, wenn man Luft durch den Ofen bläst und dadurch das gebildete CO₂ stetig entfernt. Auch bei.der Zersetzung von Fe S₂ hat man bereits bewußt oder unbewußt von diesem Mittel Gebrauch gemacht.
Das Verfahren hat sich aber, weil bei einer so niedrigen Temperatur gearbeitet wird, •daß »freies« Eisen, durch das die Reduktion von gebildetem SO₂ ermöglicht werden sollte, überhaupt nicht auftritt, nicht als praktisch brauchbar bewährt. ·

Es ist nun aber gefunden worden, daß man

durch Verwendung, höherer Temperaturen, als sie für die. genannten Erfinder in deren mit Köksfeuer erhitzten Retortenofen zu erreichen mög'lich waren, sowie durch Blasen des ■ Gases über oder durch geschmolzenen Kies bei ungefähr 1500 ° C ein wirkliches partielles Rösten des-Kieses durchführen kann. Eine solche Arbeitsweise ist aber nur in den modernen Öfen, (besonders in den elektrischen Öfen) möglich..

Die Bedingungen für die Reduktion von etwa entstandenem S O₂ sind hier in einem ganz anderen Maßstab als früher vorhanden, da man erst bei etwa 1 500° von wesentlichen Mengen »freien Eisens« reden kann, und· da außerdem die verschiedenen möglichen Reduktionsvorgänge⁵: , .

SO₂ + 2 Fe = 2 Fe O + S + .61 Kai.,

SO₂

200 = 2 CO₂ +-S

usw. sich erst bei der höheren Temperatur mit hinreichender Schnelligkeit quantitativ abspielen. Außerdem soll bei einem solchen Verfahren der Gebläsewind einer zweifachen Aufgabe dienen:

1. eine weitergehende Entschwefelung dadurch zu erreichen, daß der Partialdruck des Schwefels in der Gasphase unter dessen Dissoziatiönsdruck in der Schmelze gehalten wird,

2. das Eisen zu oxydieren und hierdurch dessen Verschlacken zu ermöglichen, wodurch eine weitere Zersetzung des Kieses eintritt, indem das Gleichgewicht:

Fe S = Fe+ S

durch Entfernung des freien Eisens zugunsten der' Zersetzung verschoben und gleichzeitig eine Konzentration des Kupfers usw. im 75 Stein herbeigeführt wird. ' Λ.

Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß das Sulfid in geschmolzenem Zustande bei so hoher Temperatur und mit einem gegen Schwefel indifferenten Gase behandelt wird, daß das Schmelzprodukt in seine Komponente . zersetzt und Schwefel in elementarer Form unter Zurücklassung eines mehr oder weniger metallischen Steines verflüchtigt wird.

Es ist nun allerdings bereits ein ,Verfahren bekannt (vgl. Patent 291853), bei welchem Schmelzen von Erzen bei hoher Temperatur mit Gasen behandelt werden. Dieses Verfahren dient jedoch zur Austreibung und Gewinnung von Metallen in Gestalt von Metall oder. Metalloxyd. Es ist daher an die .Verwe'ndung reduzierender Gase'gebunden. Demgegenüber spielt bei dem hier vorliegenden Verfahren die reduzierende Eigenschaft der Gase überhaupt keine Rolle, sondern es kommt ..95 nur lediglich darauf an, daß^v die geschmolzenen Sulfide mit einem gegenüber Schwefel indifferenten Gase behandelt -werden.

Es können daher für das Verfahren alle möglichen Gase verwendet werden, die gegenüber Schwefel indifferent sind, z. B. Stick-, stoff,· Kohlenoxyd, Wasserstoff und ähnliche. " Ferner kommen auch nicht reduzierende Mischungen von reduzierenden Gasen .mit Luft- in Betracht. Auch Generatorgas kann 105. verwendet werden. Indessen hat beispielsweise Stickstoff genau die gleiche Wirkung wie Generatorgas.'

Auf diese Weise ist man imstande, in einem einzigen Verfahren die nachstehend beschriebene Behandlung durchzuführen,· die sich besonders für quarzreichen Kies eignet:

i. Trennung von Schlacke und Stein, ■ 2. Entschwefelung unter Darstellung von elementarem Schwefel, ' .

3. weitere Konzentration von Cu usw. im Stein durch Verwendung von Gebläsewind solcher Art, daß gleichzeitig die Entschwefelung gefördert und eine Verschlackung des Eisens ermöglicht wird. :

Das Verfahren läßt sich für kupferfreien ■ oder kupferarmen Kies zur Darstellung eines

(schwefelreichen) Eisens verwenden. In diesem Falle wird man natürlich als Gebläsewind ein ganz indifferentes Gas benutzen. ·

In allen Fällen unterscheidet sich das erhaltene Produkt von dem allgemein bekannten Stein dadurch, daß .es von ausgesprochen metallischer Natur ist.

Das Verfahren läßt sich natürlich bei* allen Sulfiden verwenden, die beim Erhitzen ίο Schwefel abgeben. ■ .

Beispiel i:

Ein Schwefelkies- mit ι bis 2 Prozent Cu wird in einem elektrischen Ofen unter' E^m~ blasen einer beschränkten Menge eines Gemisches von . Generatorgas und Luft geschmolzen. Das Generatorgas verbrennt hierdurch primär zu Kohlendioxyd (CO₂), welches das Eisen zu Fe Ö oxydiert und hier-

ao durch selbst zu CO reduziert wird. Das gebildete Fe O vereinigt sich mit vorhandenem Si O₂ und bildet eine leichtflüssige Schlacke.

Fe O + Si O₂ = Fe Si O₃.

.Der erhaltene Stein besteht aus Fe, Fe S und Cu₂ S und' enthält das Kupfer angereichert im Verhältnis zu der gebildeten Menge von Schlacke und abdestilliertem Schwefel.

Wenn der Kies keine genügend große Menge von Quarz enthält, wird solcher der Beschickung zugefügt. Das erhaltene Abgas ist brennbar und kann nach Ausscheidung des Schwefels aufs neue benutzt werden, so z. B. dadurch, daß man mit Zirkulationsgas arbeitet .

. Beispiel2: ·

Kupferfreier Schwefelkies wird, wie oben erwähnt, unter Einblasen von CO₂-freie.m Generatorgas in die Schmelze geschmolzen.-Hierdurch wird Schwefel.abdestilliert, und es ergibt sich ein stark metallischer Stein, der z. B. zur Darstellung von technischem Eisen, Eisenlegierungen usw. verwendet werden kann. ; .

Der Entschwefelungsgrad ist von der verwendeten Menge Gebläsewind und .von der Temperatur der Schmelze abhängig.

Claims

Patent-An Spruch:

Verfahren zum Verarbeiten von sulfidischen Erzen und erzartigen. Hüttenerzeugnissen (besonders Eisensulfide) unter Gewinnung des an Metall gebundenen Schwefels in elementarer Form durch die Behandlung mit einem Gase, dadurch gekennzeichnet, daß das ■ Sulfid in geschmolzenem Zustande bei so hoher Temperatur und mit einem .gegen Schwefel indifferenten Gase behandelt- wird, daß das Schmelzprodukt in seine Komponenten zersetzt und Schwefel in elementarer Form unter Zurücklassung eines mehr . oder weniger metallischen Steines ver- 65' flüchtigt wird. ..